预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥的设计及应用

预应力碳纤维板加固技术采用涂覆有专用环氧胶的碳纤维板进行预应力张拉,修复构件的变形和闭合裂纹,而后将碳纤维板粘贴、锚固在构件上,与一般面贴碳纤维(CFRP)板的加固方式相比,采用预应力碳纤维板加固混凝土梁可以充分发挥材料的高强特性、改善构件使用阶段的受力性能、防止剥离破坏的发生以及减小应变滞后现象等优点。     

碳纤维板的铰式锚张拉工艺研究及工程应用

预应力碳纤维板加固技术是一项非常有前景的加固技术,也是目前国内外加固技术的热点.该文分析总结国内外对此热点的研究成果,指出该技术仍然存在两个难题:其一是碳纤维板的夹持和锚固同题,其二是张拉工艺的实用性.波形齿夹具锚(以下简称波形锚)的发明解决了碳纤维扳的夹持和锚固的问题,但如何张拉预应力碳纤维板使其强度得到充分发挥是急需解决的问题,基于“铰式锚”的碳纤维板预应力张拉工艺,能较好地解决碳纤维板偏心受拉问题.对比试验研究表明:铰式锚可以通过自身的“铰转动和滑动”自动调整由于初始安装误差造成的偏心受拉,使碳纤维板始终处于较均匀的受力状态,确保其强度得到较高的发挥.通过对该工艺的不断改进,能够实现在不中断交通条件下对桥梁进行快速加固.     

受冲击荷载损坏桥梁的预应力CFRP加固方法研究

加拿大一座已运营40年的4跨预应力混凝土简支C形梁桥受冲击荷载损坏,采用3层预应力碳纤维增强材料(CFRP)薄板进行加固。为研究预应力CFRP板锚固系统的可靠性和加固的有效性,进行锚固系统可靠性能的试验、理论和有限元分析。研究结果表明:锚固系统设计可靠;CFRP板的初始脱胶荷载稍低于目标预应力水平;牵引板端部应力集中明显,是导致脱胶的重要因素,建议在锚固设计中考虑牵引板端部的剪应力;加固后,桥梁抗弯、抗裂能力能恢复到未受损状态;相比受损状态,加固后边梁的挠度和内部预应力钢绞线应变都减小了5%;加固后各梁段间的荷载重新分配。AASHTO LRFD评估表明该桥加固后在设计车辆荷载下是安全的。     

预应力碳纤维带快速加固空心板的试验研究

体外锚固预应力碳纤维带加固是一种基于波形齿夹具锚(简称波形锚)的主动预应力加固技术,它采用非粘贴的、预制的、现场安装和张拉FRP片材的技术,施工速度很快。为了模拟实际桥梁的加固,特别寻找了1片废弃的10 m的预应力混凝土空心板梁进行快速加固试验。试验中对预应力张拉过程进行了测试,也对预应力损失进行了约7 d的观测,结果表明在张拉完成后3 h内预应力损失稍大,以后就非常微小,一条碳纤维带的有效预拉力达150 kN左右。最后也对空心板进行了加载试验,试验结果表明碳纤维带的强度发挥较充分,使得加固效果得到很大的提高。     

预应力CFRP板在公路桥梁加固中的应用

为了研究预应力CFRP(碳纤维复合材料)板加固技术在公路桥梁上的加固效果及长期性能,该文以新沭河大桥加固工程为例,分析了该桥梁病害特征,并经过有限元模拟分析和方案比选,采用预应力CFRP板加固技术对该桥梁进行加固处理。对所用锚具构造、基本性能及施工工艺等进行了详细分析,在施工过程中通过对CFRP板和梁底混凝土的应力(变)监测来进行预张拉施工监控;通过对CFRP板预应力状况进行长期监测,研究了CFRP板预应力加固的长期效果。监测数据表明:采用预应力CFRP板加固后,箱梁跨中截面混凝土压应力增量约为0.5 MPa;实测CFRP板短期预应力损失率为3%,长期预应力损失率为4%,施工结束3个月后预应力损失趋于稳定。     

一种预应力碳纤维布加固混凝土柱施工技术

提出新的预应力碳纤维布加固混凝土柱锚固方法并研制了新的锚具、施工设备,通过试验研究、工程实际应用形成施工工艺,并提出了最佳控制张拉应力的公式.试验结果表明:用预应力碳纤维布加固混凝土柱,能充分利用碳纤维布强度,改善混凝土柱的结构性能,加固效果显著.     

刚性自锁式预应力CFRP板加固RC梁抗弯性能试验研究北大核心

为了评估预应力CFRP板加固梁在静载和疲劳荷载作用下的加固效果,对预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能进行了试验研究。采用刚性自锁式锚固系统将预应力CFRP板锚固于混凝土梁底,共设计试验梁3根,采取四点弯加载方式进行承载力及疲劳试验,1根试验梁未加固,1根用于承载力试验,1根用于疲劳试验,对比研究3根试验梁的承载力与疲劳性能。试验结果表明:采用预应力CFRP板对钢筋混凝土梁进行抗弯加固是一种有效的加固方式,加固后试件开裂荷载提升明显,裂缝分布更加密集;加固后构件承载力提高32%以上,延性有所下降;刚性自锁式锚固系统可以实现正常使用阶段对预应力CFRP板的有效锚固,且具有良好的抗疲劳性能。     

刚性自锁式预应力CFRP板加固RC梁抗弯性能试验研究

为了评估预应力CFRP板加固梁在静载和疲劳荷载作用下的加固效果,对预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能进行了试验研究。采用刚性自锁式锚固系统将预应力CFRP板锚固于混凝土梁底,共设计试验梁3根,采取四点弯加载方式进行承载力及疲劳试验,1根试验梁未加固,1根用于承载力试验,1根用于疲劳试验,对比研究3根试验梁的承载力与疲劳性能。试验结果表明:采用预应力CFRP板对钢筋混凝土梁进行抗弯加固是一种有效的加固方式,加固后试件开裂荷载提升明显,裂缝分布更加密集;加固后构件承载力提高32%以上,延性有所下降;刚性自锁式锚固系统可以实现正常使用阶段对预应力CFRP板的有效锚固,且具有良好的抗疲劳性能。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥桥塔环向预应力技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,采用平行钢丝拉索,单根斜拉索最大索力达16 000kN。索塔锚固区采用钢锚梁拉索锚固体系与平行钢丝环向预应力锚固体系相结合的方式锚固,单层预应力体系采用"#"形预应力锚固,预应力采用367mm高强度低松弛钢丝束,其抗拉强度为1 670MPa,弹性模量为2.05×105 MPa。在桥塔施工时预埋内径90mm的金属波纹管作为预应力孔道;提前进行钢丝束的编束及张拉端镦头,待塔柱模板拆除后进行钢丝穿束;钢丝穿束后先进行固定端锚板安装及固定端切丝,再进行固定端镦头;待塔柱混凝土强度满足规范要求后,采用250t穿心式油压千斤顶进行预应力张拉;预应力张拉后进行预应力孔道压浆,最后进行预应力锚口封闭,完成预应力施工。     

连续箱梁桥底板加固设计方案比选

通过对一座运营期内底板产生横向裂缝病害的连续箱梁的现场检测、有限元模拟分析,探讨了连续箱梁此类裂缝的病害成因;在此基础上,对箱梁底板张拉体外预应力钢束和张拉纵向预应力碳纤维板两种加固方案的加固效果进行了比较。结果表明:超重荷载的作用是导致连续箱梁底板产生横向裂缝的主要原因;箱梁底板张拉体外预应力钢束和张拉纵向预应力碳纤维板的主动加固方案,都可以将底板受力恢复为全预应力构件。     

CFRP布张拉设备原理及施工工艺研究

针对现有的预应力CFRP布张拉设备存在的加固效率低、现场施工难度大等问题,结合CFRP布弹性模量大、抗剪强度低的特点,研发了新型张拉设备,该设备通过碳纤维布自锁装置,能够有效解决张拉时碳纤维布剪切破坏和张拉端锚固时预应力损失问题。通过理论计算确定了张拉设备各部件强度要求,合理地选择了各部件材料。对4根混凝土梁进行了张拉试验,结果表明该设备能够有效实现对CFRP布的预应力张拉,预应力CFRP布加固后的混凝土梁呈现CFRP断裂破坏形式,开裂荷载提高约1.6~2.15倍。     

预应力碳纤维布加固空心板桥极限承载力全过程分析

对承载能力不满足要求的装配式预应力混凝土空心板桥采用预应力碳纤维布进行加固,为了了解加固后的装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力,利用Midas/FEA有限元软件建立了预应力碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力的全过程分析。研究结果表明:采用预应力碳纤维布对装配式预应力混凝土空心板桥进行加固,可以充分发挥碳纤维布的高强特性,减小钢绞线及混凝土的应力,改善预应力混凝土空心板的受力性能,延缓裂缝的产生;提高预应力混凝土空心板的屈服荷载、极限荷载,使预应力混凝土空心板的承载能力得到提高;增大空心板的刚度,使空心板的挠度明显减小,变形得到有效控制。     

预应力碳纤维板后张拉技术在桥梁加固中的应用研究

针对空心板梁桥出现的板底裂缝、腐蚀等病害,结合工程实例提出采用预应力碳纤维板后张拉技术进行维修加固受损结构。研究了预应力碳纤维板加固法的技术特点、计算分析及施工工艺。实践结果表明,应用预应力碳纤维板后张拉技术,结合高强聚合物砂浆,能显著提高桥梁结构的承载能力,达到理想的加固效果。     

后张法预应力混凝土箱梁摩阻试验研究

预应力损失的合理确定是预应力混凝土结构设计的关键问题之一。基于采用后张法的20m预应力混凝土空心板和30m预应力混凝土小箱梁张拉过程中纵向预应力损失实测,对其摩阻损失和锚固损失进行了分析。结果表明：金属波纹管的孔道摩阻系数和偏差系数与国内现行的公路桥规（JTGD62—2004）[1]和铁路桥规（TB10002．3—99）[2]规定一致;对于配置曲线（直线）预应力跨径≤30m（50m）的预应力混凝土梁,采用一端张拉比两端张拉更能减小预应力损失;采用PTI《后张预应力混凝土手册》和现行公路桥规（JTGI）62—2004）给出的锚固损失计算方法进行锚固损失分析,具有较高的精度。     

某特大桥加固大吨位端部锚固块有限元分析

以广州市东圃某特大桥的检测与加固设计为背景,通过对体外预应力加固中的大吨位端部锚固块进行有限元分析,给出了端部锚固块在新增混凝土前后的纵向应力、横向应力和竖向应力,并对这些应力计算结果进行分析,结果表明端部锚固块在新增混凝土后的加固效果非常明显,但仍存在一些不足之处,并就此提出一些局部加强建议。最后根据有限元分析结果,利用拉-压杆模型进行了锚固区的配筋计算。     

体外预应力碳纤维板加固技术研究

以义乌市某典型三跨预应力混凝土连续箱梁桥为研究背景,根据桥梁病害情况提出了体外预应力碳纤维板加固方案并针对加固要点进行分析,从施工监控的角度评判了体外预应力碳纤维板加固的效果。结果表明,体外预应力碳纤维板加固可以较好地改善桥梁结构的线形和受力状况,提升桥梁的安全冗余度,能满足加固设计的要求。     

FBG自感知预应力碳纤维板在桥梁加固中的应用

为监测自感知预应力碳纤维板在大跨度桥梁加固过程中的应力损失情况，对自感知预应力碳纤维板应力监测性能进行测试，分析温度、应力和长期监测对光栅中心波长的影响，并对应力损失计算方法进行优化。结果表明，自感知预应力碳纤维板的温度系数常数为8.08 pm/℃,线性相关度R²≥99.9%,应变系数为1.2;锁紧螺母卸除张拉工装时，应力损失约0.22%,3 d后应力损失约4.2%,并基本保持稳定。现场应用效果表明，自感知预应力碳纤维板能够有效监测桥梁的应力变化，具有良好的工程监测应用前景。     

对称割线放张法对先张法预应力板力学性能的影响研究

采用千斤顶放张先张法预应力板时,板体会在张拉台座上产生较大的滑移从而对板体或张拉台座造成破坏,采用对称割线法放张先张法预应力板能够减小板体在放张过程中的滑移,从而减小对板体的破坏。但由于钢绞线突然被切断会对板体产生较大的冲击力,有可能造成预应力筋锚固端的破坏及产生较大的预应力损失。该文结合实际工程采用预埋应变计的方法实测对称割线法对先张板有效预应力及预应力筋锚固效果的影响,并与千斤顶放张法及理论计算结果进行比较分析,证实了这一新工艺的可行性。     

桥梁预应力加固混凝土空心板冻融疲劳试验检测研究

桥梁加固预应力混凝土空心板试验模型设计,桥梁预应力加固混凝土空心试验板冻融试验检测,循环冻融作用下桥梁加固板疲劳性征试验检测。基于粘敷碳纤维布以及粘敷钢板的加固方法,对桥梁疲劳损伤预应力试验空心板,开展循环冻融作用下的模拟构筑件疲劳性征试验检测,以为同类桥梁工程设计及施工应用提供必要技术参考。     

预应力碳纤维板及增加预加力加固法对比试验研究

通过分别采用预应力碳纤维板和提高预加力方法加固开裂预应力混凝土试验梁,详细测试不同加固方法作用下试验梁控制截面的应力、挠度、裂缝宽度和中性轴高度的变化规律和差异性。试验结果表明,相同预加力条件下,在预应力碳纤维板未与主梁固结共同受力前二者的加固效果相差不大,当预应力碳纤维板与主梁固结、共同受力后,结构的抗弯刚度略有提高。